Estudio analítico de conexiones rígidas de viga de perfil I soldada con columna rectangular rellena de hormigón (RCFT)

Abstract

Luego de los terremotos de Northridge (1994) y Kobe (1995), se inició un proceso de investigación liderado por FEMA, con el fin de establecer las posibles causas del colapso en estructuras de marcos de acero, además de proponer recomendaciones para el diseño de conexiones rígidas resistentes a momento, las cuales quedaron registradas en diversas publicaciones tales como FEMA-350 (2000). Paralelamente, el comité internacional para el desarrollo y el estudio de estructuras tubulares (CIDECT por sus siglas en francés) desarrolló un conjunto de guías de diseño de estructuras de acero con perfiles tubulares con el fin de incentivar su uso, expandir su conocimiento y su aplicación al diseño y cálculo en estructuras metálicas [CIDECT, 2019]. Estas guías de diseño no están implementadas de manera oficial en la normativa chilena. Pese a que entidades internacionales tales como FEMA han elaborado guías de diseño de conexiones precalificadas viga -columna, dichas guías cuentan con una serie limitada de conexiones dentro de las cuales no se encuentran incluidas las conexiones rígidas viga I - columna tubular rellena de hormigón (CFT por sus siglas en inglés). El presente trabajo de titulación propone el diseño de conexiones rígidas viga I-columna CFT en base a dos enfoques diferentes: - Guía de diseño de conexiones precalificadas ANSI/AISC358[2010]. - Guia de diseño N°9 para uniones a columnas de perfiles tubulares estructurales [Kurobane et al. 2004] Una vez resuelto el diseño, dichas conexiones serán modeladas en el programa de elementos finitos ANSYS [ANSYS Inc, 2011] bajo la acción de cargas cíclicas y monotónicas, simulando ensayos de calificación de conexiones. El objetivo de esta simulación es estudiar su comportamiento y evaluar, en primera instancia y de manera analítica, si es factible implementar este tipo de conexiones en Chile. Para cumplir con este objetivo, se realizará una revisión bibliográfica de los estudios, publicaciones científicas y ensayos más relevantes acerca de este tema, de manera de obtener una metodología de cálculo más certera para los requerimientos de nuestro país. Finalizadas las simulaciones, se realizará un análisis comparativo de todas las conexiones estudiadas con el fin de determinar la conexión más adecuada y/o la que más se ajuste a los requerimientos que exige la normativa utilizada en Chile para diseño de conexiones sismorresistentes. After the earthquakes of Northridge (1994) and Kobe (1995), a research process led by FEMA was initiated, in order to establish the possible causes of the collapse in structures of steel frames, in addition to proposing recommendations for the design of rigid moment connections, which were recorded in various publications such as FEMA – 350 (2000). At the same time, the Committee for International Development and Education on Construction of Tubular structure (CIDECT for its acronym in French) developed a set of design guidelines for steel structures with tubular profiles in order to encourage their use, expand their knowledge and application to the design and calculation in metallic structures [CIDECT, 2019]. These design guidelines are not officially implemented in Chilean regulatory framework. Although international entities such as FEMA have developed design guidelines for pre-qualified beam to column connections, these guidelines have a limited series of connections, within which are not included rigid connections beam I – concrete filled tube (CFT for its acronym in English). The following degree assignment proposes the design of beam I to Column CFT connections based on two different approaches: - Pre-qualified connections design guide ANSI/AISC358[2010]. - Design guide 9th for structural hollow section column connections. [Kurobane et al. 2004] Once the design is resolved, these connections will be modeled in the ANSYS finite element program [ANSYS Inc, 2011] under the action of cyclical and monotonic loads, simulating tests for the qualification of connections. The objective of this simulation is to study its behavior and evaluate in an analytical way if it is feasible to implement this type of connections in Chile. To achieve this objective, it will be carried out a literature review of the most relevant studies, scientific publications and essays on this subject in order to obtain a more accurate calculation methodology for the requirements of our country. After that, once the simulations have finished, it will be made a comparative analysis of all the connections studied in order to determine the most appropriate connection and/or the one that best fits to the requirements that is required by the Chilean regulations for the design of seismic connections.